RS-232串口通信.doc

目 录1. 串口通信简介12. 设计目的23. 单元模块简介23.1 STC89C52芯片23.2 RS-232接口电路34. 软件设计原理44.1软件工具44.2 程序实现55.结论71. 串口通信简介 随着经济的迅速发展，科学技术越来越发达，单片机的运用越来越广泛，由于单片机具有优异的性能和价格比，集成度高、体积小、可靠性高、控制功能强、低电压、地功耗等特点，因此无论是工业部门、民用部门、事业部门和家用等领域都有它的身影。而单片机在智能仪器仪表中的应用便是其中最多最活跃的领域之一。在各种仪器仪表中引入单片机，不但使仪器仪表智能化，提高测试的自动化程度和精度，更能简化仪器仪表的硬件结构，提高其性能价格比。 PC机具有强大的监控和管理功能，而单片机则具有快速及灵活的控制特点，通过PC机的RS232串行接口与外部设备进行通信，是许多测控系统中常用的一种通信解决方案。随着PC机技术和单片机技术的日益成熟，单片机与PC机通信技术的应用也越来越广泛，从家用电器、工业控制到医疗仪器、军事应用都涉及到单片机与PC机的通信。单片机采集到的数据和现场状态通过串行通讯传送到PC机进行分析、存储或显示，PC机的命令和控制通过串行口传送到单片机以监控其他设备的运转，因此串行通讯成为了现场监控系统与上位机联系的桥梁。 串口是计算机上一种非常通用的设备通信协议，串口通信协议也可以用于获取远程采集设备的数据，串行通信是计算机和外部设备进行数据交换的重要渠道，由于其成本低，性能稳定并遵循统一的标准，因而在工程中被广泛应用。本课题运用的就是单片机来与电脑进行串口通信，主要是以单片机为核心，将温度传感器DS18b20采集的信息通过串口传给电脑显示，并在1602上扩展显示，此外还通过串口给单片机下发命令控制扬声器发出声音。该系统整体电路设计简单易于掌握、可行性好、实用性强，可以增强我们对单片机的理解，体现了单片机的小系统多功能的特点2. 设计目的 以单片机为核心，使用STC89C52完成和PC机的串口通信，并将接收内容显示在数码管上。3. 单元模块简介3.1 STC89C52芯片芯片STC89C52是带2K字节快闪存储器的8位单片机。P0-P3口都是并行I/O口，都可用于数据的输入和输出，但P0口和P2口除了可进行数据的输入和输出外，通常都用来构建系统的数据总线和地址总线。在这4个口中只有P0口是一个真正双向的口，P1-P3这3个口都是准双向口。P3口的口线具有第二功能，为系统提供一些控制信号。STC单片机是一款增强型51单片机，完全兼容MCS-51。STC89C51可以代替AT89C51，而且功能更强，速度更快，寿命更长，价格更低。该单片机具有40个引脚，采用双列直插DIP-40封装。STC89C51可以完成ISP在线编程功能，而AT89C51则不能。因此，将AT89C51中的程序直接烧录到STC89C51中后，STC89C51就可以代替AT89C51直接工作。STC推出的系列51单片机芯片全面兼容其它51单片机。STC89C51内部有E2PROM，可以再程序中修改，而且断电不丢失数据。此外，还增加了两级中断优先级等等。单片机89C51的串行端口有4种工作方式，通过编程设计，可以使其工作在任一方式，以满足不同场合的需要。其中，方式0主要用于外接移位寄存器，以扩展单片机的I/O电路；方式1主要用于双机之间或外设电路的通信；方式2、3除有方式1的功能外，还可用作多机通信，以构成多微机系统，方式2、3的区别在于波特率的不同。单片机的串行通信的波特率可以程控设定，在不同的工作方式下，由时钟振荡频率的分频值或由定时器T1的定时溢出时间确定。单片机的串行端口有2个控制寄存器，用来设置工作方式、发送或接收的状态、特征位、数据传送的波特率以及中断标志TI和RI。单片机的串行端口有1个数据寄存器SBUF，该寄存器为发送和接收所共有，在一定条件下，向SBUF写入数据就启动了发送过程，读SBUF就启动了接收过程。单片机可以采用循环方式或中断方式实现串行数据的传送。在循环方式下，单片机循环对数据寄存器SBUF进行读写来实现数据的接收和发送；在中断方式下，对方式1、2来说，1帧数据发送或接收完后，TI/RI自动置1，请求串行中断，若CPU响应中断，则执行串行中断服务程序，并把TI/RI清0以再次响应中断。对在方式2、3下的接收，还要视串口控制寄存器SCON的设置才可确定RI是否被置位以及串口中断是否开放。电路如图所示：3.2 RS 232接口电路RS-232是美国电子工业协会正式公布的串行总线标准，也是目前最常用的串行接口标准，用来实现计算机与计算机之间、计算机与外设之间的数据通讯。RS-232串行接口总线适用于：设备之间的通讯距离不大于15m，传输速率最大为20kBps,RS-232协议以-5V-15V表示逻辑1，以+5V15V表示逻辑0。AT89C52单片机具有一个异步串行收发模块USART，其主要特点如下：支持8和9位数据位，1位停止位的串行数据帧结构；由硬件支持的奇偶校验位发生和校验；二个完全独立的中断，TX发送完成RX接收完成；支持多机通信模式；支持倍速异步通信模式，典型的串口用于ASCII码字符的传输。通信使用3根线完成：地线，发送，接收。由于串口通信是异步的，端口能够在一根线上发送数据同时在另一根线上接收数据，其他线用于握手，但是不是必须的。RS232串行通信接口电路原理图如下图所示：4. 软件设计原理4.1软件工具在本次设计中用到的工具主要有ISIS、Keil uVsion3和Protel 99 SE这三个软件。首先用Protel 99 SE软件将我们设计的原理图画好，要仔细将其管脚对应好，否则焊元件的时候会对应错，再将其PCB画好我们就可以完成设计的第一步了；再根据我们的设计要求与扩展用Keil uVsion3将设计的程序写好，最后用ISIS仿真软件画出设计系统，将程序生成的HEX文件下载到单片机里面，进行仿真，看其结果是否达到要求。4.2 程序实现#include /52单片机头文件，一般不要改动，里面包含特殊功能寄存器的定义#define uchar unsigned char/试验方法：将程序烧进单片机。打开串口调试工具，选相应串口号。/例如在软件里面以16进制发送fe，第一个灯亮。发送aa,所有红灯都亮。#define uint unsigned intsbit gate1=P12; sbit gate2=P13; sbit gate3=P14; sbit gate4=P15; delay(uchar time)/time=1时延时10msuchar i,j,k,q; for(q=time;q0;q-)/10*time ms for(i=10;i0;i-) /10ms for(j=2;j0;j-)/1ms for(k=154;k0;k-);/154*3.255=500us void main() uchar temp;EA=1;/开总中断。ES=1;/串行口允许中断SM0=0;/设置串行口工作方式为方式1。SM0=0,SM1=0为工作方式0.依次类推SM1=1;REN=1;/串行口接收允许。REN=0时，禁止接收。TMOD=0x20;/定时器1工作方式2. PCON=0x80;/SMOD=1,倍频TH1=0xf4;/相应波特率设初值计算方法。 初值X=256（12000000*2/(12*32*4800) TL1=0xf4;/4800为你要设置的波特率。为晶振频率。X的值最后要换算成16进制TR1=1;/定时器T1开始工作,TR1=0,T1停止工作 gate4=0; while(1)while(!RI); /RI1时表示一帧数据接收完毕，并已经装入接收SBUF中，要求CPU取走数据。temp=SBUF;RI=0; if(temp=0x11) gate1=!gate1; if(temp=0x22) gate2=!gate2; /CPU取走数据后。RI必须用软件来清零才能接收下一帧数据。 /delay(100); SBUF=temp;while(TI=0);TI=0;/ 对P-1口取反，控制小灯的亮灭5.结论这次我们做的是电脑与单片机的串口通信，是为了实现电脑与单片机之间传输数据的，主要是以单片机为核心，将接收的内容显示在数码管上。通过这次课程设计，更加深入理解了PC与单片机的串行通讯。通过硬件的焊接与调试，增强了动手能力，懂得